informe geotecnico

PROYECTO CASA DE TRES PISOSBarrio el Guabal

Estudio geotcnico para la construccin de una casa de tres niveles en el barrio El Guabal

ELABORADO POR INGENIERO JUAN SEBASTIAN PERALTA

Santiago de Cali, septiembre 28 de 2015

Ing. Juan Sebastian Peralta Estudio geotcnicoCasa de tres niveles El Guabal

CONTENIDO

1. INTRODUCCIN........................................................................................................................3

1.1 Objeto y alcance del estudio...................................................................................................3

1.2 Descripcin del proyecto........................................................................................................4

2. GEOLOGA Y SISMICIDAD......................................................................................................5

2.1 Geologa..................................................................................................................................5

2.2 Sismicidad..............................................................................................................................6

3. EXPLORACIN DEL SUBSUELO............................................................................................7

3.1 Investigacin de campo..........................................................................................................7

3.2Localizacin de las perforaciones............................................................................................7

3.3 Ensayos de laboratorio............................................................................................................8

3.4 Resultados de la exploracin del subsuelo.............................................................................9

3.4.1 Ensayo de Penetracin Estndar (in situ)...........................................................................9

3.4.2 Ensayos de laboratorio.....................................................................................................10

4. ANLISIS DE INGENIERA....................................................................................................12

4.1 Perfil estratigrfico...............................................................................................................12

4.2 Perfil de diseo.....................................................................................................................14

5. CONCLUSIONES......................................................................................................................15

6. RECOMENDACIONES............................................................................................................16

7. LIMITACIONES DEL INFORME............................................................................................17

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1. INTRODUCCIN

En este documento se presenta el estudio de suelos de la zona donde se planea construir una

casa de tres niveles. Los temas presentados a continuacin incluyen la descripcin general del

proyecto, al igual que la descripcin de las condiciones geolgicas y geotcnicas del rea de

estudio, la discusin de las caractersticas de los materiales encontrados durante la exploracin

de campo realizada, los perfiles de suelos de diseo propuestos y recomendaciones para el

diseo estructural y la construccin de las obras requeridas.

1.1 Objeto y alcance del estudio

El objeto de este estudio es entregar un informe que contenga la caracterizacin geotcnica y el

anlisis geomecnico de los materiales encontrados en la exploracin de campo, as como las

recomendaciones constructivas desde un punto geotcnico para las obras planteadas. Los

resultados del estudio debern proveer un marco terico para el diseo final de las estructuras

proyectadas en el sitio.

Para dar cumplimiento al objetivo principal se definieron los siguientes objetivos especficos:

Realizar exploracin de campo y pruebas de laboratorio.

Consultar informacin secundaria de referencia.

Definir la estratigrafa del rea bajo estudio.

Describir desde un punto de vista geotcnico las propiedades del sitio.

Realizar recomendaciones constructivas con base en el anlisis geotcnico realizado.

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1.2 Descripcin del proyecto

El proyecto se encuentra localizado en la carrera 43A # 13A-03 perteneciente al barrio El guabal

de la ciudad de Cali. La edificacin proyectada consiste en una estructura de tres niveles con una

rea aproximada de 120 m. De superficie plana (horizontal) y ocupada al momento de realizar

los trabajos de exploracin por una casa residencial.

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2. GEOLOGA Y SISMICIDAD

2.1 Geologa

Los resultados de las investigaciones geolgicas y geomorfolgicas realizadas en el marco del

estudio de Microzonificacin Ssmica de Cali (MZSC) (Ingeominas, 2005), indican que en el sitio

del proyecto se localiza sobre la unidad geolgica superficial denominada Abanicos Aluviales

(Sal2) por la MZSC, como se muestran en la Figura 1. Este tipo de geologa es descrita en el

Informe No. 2-1 de la MZSC (pg. 30) como: todos los materiales asociados a flujo torrenciales

dejados por los principales afluentes del Ro Cauca al llegar a la planicie aluvial del mismo,

debido a una perdida repentina de la capacidad de arrastre de las corrientes, al encontrar una

disminucin en la pendiente. Estn compuestos en su zona ms distal (sector de inters) por

materiales finos relativamente bien gradados.

Figura 1. Marco geolgico general de la zona - Adaptado de "MZSC, 2005"

Unidad de suelos aluviales recientes

Sal2: Abanicos Aluviales

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2.2 Sismicidad

Con base en el Mapa de Microzonificacin Ssmica de Cali (Mapa MZSC RS2) la regin bajo

estudio se ubic en la Zona 4C correspondiente al Abanico de Caaveralejo. Esta zona se

caracteriza segn el Informe 5.2 de la MZSC por presentar periodos fundamentales entre 1.5

2.0 seg. y un espesor de 1.2 km al basamento rocoso .

Los parmetros ssmicos de diseo segn la MZSC y armonizados con el Reglamento NSR-10

para la Zona 4C segn el Decreto de la Alcalda de Santiago de Cali No. 411.0.20.015 de 2014 se

muestran en la Tabla 1:

Tabla 1. Coeficientes de diseo armonizados con el Reglamento NSR-10.

Microzona Perodo(seg.)Aa = 0.25 Av = 0.25

Tc Fa TL FV

4CTc < 0.3 0.45 1.60 2.00 1.50

TL 1.50 1.04 2.10 3.25

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3. EXPLORACIN DEL SUBSUELO

3.1 Investigacin de campo

Con el objetivo de conocer la estratigrafa, las propiedades fsicas y mecnicas de los suelos que

componen la zona de estudio, se realizaron tres sondeos mediante la prueba de penetracin

dinmica conocida como Ensayo de Penetracin Estndar o SPT, siguiendo los procedimientos

establecidos en la norma ASTM D1586-11.

Como se muestra en la Tabla 2 las perforaciones en campo tipo SPT se realizaron hasta una

profundidad mxima de 6 metros. El nivel fretico en la zona se reporta a una profundidad de

1.9 metros.

Tabla 2. Resumen de la investigacin de campo

Sondeo Tipo Profundidad mximade sondeo (m)Profundidad del nivel fretico (m)

EstabilizadoS 1 SPT 7 1.90S 2 SPT 7 1.90S 3 SPT 7 1.80

3.2 Localizacin de las perforaciones

Las perforaciones tipo SPT se localizaron teniendo en cuenta tanto la accesibilidad de los

equipos como la adecuada distribucin en la zona bajo estudio, seleccionando as, puntos

representativos para un adecuado anlisis. La ubicacin de las perforaciones son mostradas en

la Figura 2.

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3.3 Ensayos de laboratorio

Las muestras recuperadas (naturalmente alteradas) se clasificaron de forma visual segn la

ASTM D-2488 (Procedimiento visual-manual para la descripcin e identificacin de muestras de

suelos), se seleccionaron algunas de ellas para ser sometidas a ensayos de clasificacin tales

como granulometras y lmites de Atterberg. La cantidad y la norma correspondiente a cada

ensayo se muestra en Tabla 3.

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Figura 2. Localizacin de perforaciones Adaptado de Idesc, Cali

S-3

S-2

K 43

K 43A

Parque

N

S-1


Tabla 3. Resumen ensayos de laboratorio

Ensayo Norma CantidadGranulometra ASTM D422-63 14

Lmites de Atterberg ASTM D4318 14

3.4 Resultados de la exploracin del subsuelo

Los registros y resultados de la exploracin del subsuelo se encuentran ordenados en los anexos

del presente documento de la siguiente forma:

Anexo A: registros de perforacin. Anexo B: ensayos de laboratorio. Anexo C: registro fotogrfico.

A continuacin se resumen los resultados de la exploracin realizada tanto en campo como en el

laboratorio.

3.4.1 Ensayo de Penetracin Estndar (in situ)

Los materiales reportados en las perforaciones S-1, S-2 y S-3 muestran una zona homognea de

suelos finos compuesta inicialmente por una capa de desechos de construccin con un espesor

aproximado de 20 centmetros. Subyaciendo esta capa inicial se localiza un estrato de limos

hasta los dos metros de profundidad, con valores de Nspt entre 5 a 10 golpes/pie. A partir de los

dos metros y hasta los cuatro metros de profundidad se reporta un estrato de transicin

compuesto por limos y arcillas con valores de Nspt entre 10 a 15 golpes/pie. Por ltimo, se

encuentra hasta una profundidad de siete metros una capa de arcillas con valores de Nspt entre

8 a 27 golpes/pie.

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3.4.2 Ensayos de laboratorio

Teniendo en cuenta los ensayos de Granulometra y Lmites de Atterberg realizados a las

diferentes muestras recuperadas en la exploracin de campo, se muestra en la Tabla 4 los

valores mximos y mnimos en funcin de la profundidad y tipo de suelo de: Lmite Plstico (LP),

Lmite Liquido (LL) y Humedad natural (w) .

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Figura 3. Valores promedio de Nspt en funcin de la profundidad

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4

5

6

7

Nspt (golpe/pie)Pr

ofun

dida

d (m

)

Limos

Limos - Arcillas

Arcillas

Tabla 4. Lmites de Atterberg: valores mximos y mnimos.

Prof. (m) TipoLP (%) LL (%) w (%)

Mn Mx Mn Mx Mn Mx0.2 a 2 MH 36 39 69 76 42 452 a 4 MH-CH 30 41 57 86 42 474 a 7 CH 35 39 87 98 45 48


Adicionalmente se presenta en la Tabla 5 un resumen de todos los resultados obtenidos en

laboratorio, mediante el uso del promedio simple de los datos reportados en las tres

perforaciones realizadas en la zona de estudio.

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Tabla 5. Resumen de los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio

Prof. (m) Tipo LP (%) LL (%) w (%) IP (%)0.2 a 2 MH 37 72 44 352 a 4 MH-CH 34 69 45 354 a 7 CH 37 91 47 54


4. ANLISIS DE INGENIERA

Con el objetivo de proveer una base terica para el diseo estructural de las estructuras

proyectadas. Se presenta a continuacin la evaluacin geotcnica de los resultados obtenidos

tanto en campo como en laboratorio (resumidos en el numeral 3). Esta evaluacin consta de dos

etapas:

i. Perfil estratigrfico: se definen los estratos tpicos y se describen desde un punto de vista

geotcnico.

ii. Perfiles de diseo: se establecen las propiedades geomecnicas de los estratos de suelo

identificados, teniendo en cuenta la informacin obtenida en la exploracin de campo y

correlaciones empricas.

4.1 Perfil estratigrfico

La distribucin general de la estratigrafa para la zona de estudio se esquematiza en la Figura 4 y

se describe a continuacin:

A nivel superficial se encuentra una capa de relleno con un espesor aproximado de 20

cm, compuesto por limos y desechos de construccin. Subyaciendo esta primera capa y

hasta los dos metros de profundidad, se localiza un estrato limoso de alta plasticidad

(MH) de consistencia baja y valor N60 promedio de 8 golpes/pie. El nivel fretico

reportado en la perforacin, se ubica en promedio a los 1.9 metros de profundidad.

Bajo la capa MH, se ubica una zona de transicin con espesor promedio de de dos

metros compuesta por limos y arcillas de alta plasticidad (MH-CH) de consistencia media

a firme y valor N60 promedio de 11 golpes/pie.

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Por ltimo y hasta los siete metros (mxima profundidad perforada) se encuentra un

estrato de arcilla de alta plasticidad (CH) de consistencia dura y valor N60 promedio de 16

golpes/pie.

4.2 Perfil de diseo

El perfil de diseo se construy a partir de la informacin registrada en las perforaciones y los

resultados de laboratorio. Los parmetros geotcnicos de cada estrato de suelo como el mdulo

de elasticidad (Es), la relacin de Poisson ('), el ngulo de friccin drenado (') y el peso

unitario saturado (') se estimaron por medio de correlaciones empricas dadas en Budhu (2011,

pp. 723-725).

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Figura 4. Estratigrafa tpica de la zona de estudio

1.8 m 1.8 m

Arcillas de alta plasticidad (CH) de consistencia dura

Zona de transicin compuesta por Limos y Arcillas de alta plasticidad (MH-CH) de consistencia firme

Limos de alta plasticidad (MH) de consistencia baja

Desechos de construccin0 m

1 m

2 m

5 m

4 m

7 m

3 m

6 m

S-3 S-1S-2

MH ' = 18 kN/m^3 ' = 23

Es = 10 MPa ' = 0.35

0 m

1 m

2 m N60= 8 golpe/pie

Desechos de construccin - 20 cm

12 m 5 m


A continuacin en la Figura 5 se presenta el perfil de diseo sugerido:

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Figura 5. Perfil de diseo para la zona de estudio

1.8 m 1.8 m

MH

MH-CH

CH

' = 18 kN/m^3 ' = 23

Es = 10 MPa ' = 0.35

0 m

1 m

2 m

5 m

4 m

7 m

3 m

6 m

N60= 8 golpe/pie

'= 20 kN/m^3 '= 26

Es = 25 MPa '= 0.30

'= 21 kN/m^3 '= 28

Es = 40 MPa '= 0.35

Desechos de construccin - 20 cm

N60= 11 golpe/pie

N60= 16 golpe/pie


5. CONCLUSIONES

A continuacin se presenta un resumen de los factores principales relacionados con la ejecucin

del estudio y las conclusiones obtenidas:

Geologa (Sal2): abanicos aluviales compuesta por suelos fluvio torrenciales de

materiales finos y relativamente bien gradados.

Sismicidad: zona de amenaza ssmica alta perteneciente a la zona 4C de la MZSC y

parmetros ssmicos de diseo mostrados a continuacin:

Microzona Perodo(seg.)Aa = 0.25 Av = 0.25

Tc Fa TL FV

4CTc < 0.3 0.45 1.60 2.00 1.50

TL 1.50 1.04 2.10 3.25

Materiales encontrados: limos y arcillas de alta plasticidad de consistencia baja

superficialmente y dura en profundidad.

Nivel fretico: estabilizado a los 1.8 metros.

Tipo de cimentacin: zapatas aisladas.

Profundidad de cimentacin: 1.2 metros.

Capacidad portante admisible (qa): 140 kPa.

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6. RECOMENDACIONES

La capacidad portante sugerida en este informe pueden ser aumentada en un 33% para

la mxima combinacin de carga muerta, carga viva y cargas laterales temporales como

son cargas ssmicas y de viento.

El material de relleno a utilizarse en la nivelacin, si fuera necesario, deber clasificar de

como el material descrito en la Tabla 320.1 de la Norma INVIAS Artculo 320-07 o menos

arcilloso, en caso que no se especifique lo contrario. Estos materiales debern estar

limpios de vegetacin o rocas de tamao mayor de 15 centmetros. El comportamiento

de este material colocado deber ser no expansivo. El relleno deber ser colocado en

capas de un espesor mximo de 15 a 20 centmetros, dependiendo del tipo de relleno

que se utilice.

El ingeniero geotcnico deber llevar a cabo ensayos de compactacin en campo a cada

capa compactada. Compactacin adicional se deber practicar si el ensayo en campo

indica que la densidad relativa es menor al valor esperado. Esparcimiento y secado al aire

libre de la superficie compactada puede ser requerida antes de la compactacin si el

contenido de humedad del relleno es demasiado alto.

Todas las actividades de movimiento de tierras debern ser observadas y revisadas por

un ingeniero geotcnico. Esta actividad deber incluir la supervisin de la limpieza de

superficie, identificacin y remocin de material no ptimo, ensayos de laboratorio y

revisin de material de relleno, ensayos in situ de material compactado para control de

calidad e inspeccin de excavaciones de zapatas o dados y otras condiciones inesperadas

encontradas durante la construccin.

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7. LIMITACIONES DEL INFORME

Este informe est basado en todos los conceptos de diseo, parmetros y restricciones que se

han hecho saber al ingeniero geotecnista. Cualquier cambio posterior a la fecha del informe

requerir la revisin de las recomendaciones aqu expresadas con el fin de confirmar su

aplicabilidad a las nuevas condiciones.

Este informe ha sido preparado especficamente para el cliente y el proyecto mencionados. Por

lo tanto, no debera ser usado en proyectos diferentes en el mismo sitio sin la aprobacin escrita

del ingeniero Juan Sebastian Peralta.

REFERENCIAS

Budhu, M. (2011). Soil Mechanics and Foundations. 3rd Edition.

Instituto Colombiano de Geologa y Minera Ingeominas (2005). Estudio de Microzonificacin

ssmica de Santiago de Cali. Convenio No. 02 de 2002 con el Departamento Administrativo de

Gestin del Medio Ambiente de Santiago de Cali (DAGMA).

Reglamento Colombiano de Construccin Sismo Resistente NSR-10. Comisin Asesora

permanente para el rgimen de construcciones sismo resistentes. Bogot, D.C., Colombia.

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ANEXOS

ANEXO A Registro de Perforacin

ANEXO B 1) Granulometra

ANEXO B 2) Resumen Laboratorio

ANEXO C Registro Fotogrfico

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1.1 Objeto y alcance del estudio 31.2 Descripcin del proyecto 42.1 Geologa 52.2 Sismicidad 63.1 Investigacin de campo 73.2Localizacin de las perforaciones 73.3 Ensayos de laboratorio 83.4 Resultados de la exploracin del subsuelo 94.1 Perfil estratigrfico 124.2 Perfil de diseo 141. INTRODUCCIN1.1 Objeto y alcance del estudio1.2 Descripcin del proyecto

2. GEOLOGA Y SISMICIDAD2.1 Geologa2.2 Sismicidad

3. EXPLORACIN DEL SUBSUELO3.1 Investigacin de campo3.2 Localizacin de las perforaciones3.3 Ensayos de laboratorio3.4 Resultados de la exploracin del subsuelo3.4.1 Ensayo de Penetracin Estndar (in situ)3.4.2 Ensayos de laboratorio

4. ANLISIS DE INGENIERA4.1 Perfil estratigrfico4.2 Perfil de diseo

5. CONCLUSIONES6. RECOMENDACIONES7. LIMITACIONES DEL INFORME

informe geotecnico

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